磷脂酰絲氨酸（Phosphatidylserine, PS）作為一種天然功能性磷脂，具有改善認知功能、緩解疲勞等生理活性，是烘焙食品營養強化的重要選擇。然而，磷脂酰絲氨酸分子結構中含不飽和脂肪酸鏈，在烘焙過程的高溫（150~220℃）、氧氣、水分及酸堿環境下，易發生氧化降解、水解失活與熱分解，傳統直接添加方式下活性保留率僅 30%~50%，嚴重限制其應用。微膠囊化技術通過功能性壁材包裹磷脂酰絲氨酸構建物理屏障，可有效隔絕外界不利因素，顯著提升其在熱加工中的穩定性與活性保留率。本文從磷脂酰絲氨酸的熱降解機制、微膠囊化核心技術、壁材選擇優化、烘焙工藝適配及應用效果展開系統解析，為其在烘焙食品中的高效應用提供理論與技術支撐。

一、磷脂酰絲氨酸在烘焙熱加工中的降解機制

磷脂酰絲氨酸在烘焙過程中的活性損失是氧化、水解與熱分解共同作用的結果，其降解程度與加工條件及食品基質密切相關：

1. 氧化降解（主要途徑）

磷脂酰絲氨酸分子中的不飽和脂肪酸鏈（如亞油酸、亞麻酸殘基）含不飽和雙鍵，在高溫與氧氣協同作用下易引發自由基鏈式反應。高溫首先奪取不飽和脂肪酸鏈上雙鍵相鄰的α-亞甲基氫，形成脂肪酸自由基；隨后脂肪酸自由基與氧氣結合生成過氧自由基，過氧自由基進一步奪取其他磷脂酰絲氨酸分子的氫原子，形成不穩定的氫過氧化物（ROOH），同時產生新的脂肪酸自由基，使氧化反應持續放大；最終氫過氧化物在高溫下分解為醛類、酮類、酸類等小分子化合物，導致磷脂酰絲氨酸分子結構破壞，失去生理活性，還可能產生哈喇味等異味影響食品風味。

2. 水解降解

烘焙食品基質中存在的水分與微量有機酸（如乳酸、檸檬酸），在高溫條件下會催化磷脂酰絲氨酸的酯鍵水解。磷脂酰絲氨酸分子中的磷酸二酯鍵與脂肪酸酯鍵發生斷裂，生成脂肪酸、甘油磷酸絲氨酸等水解產物，導致其功能性結構破壞。水解速率與食品基質PH值密切相關，多數烘焙食品PH4.0~6.0的范圍內水解反應較溫和，但溫度超過180℃時水解速率顯著加快，尤其在水分活度（Aw）＞0.85的面包、蛋糕中，水解失活占比可達30%以上。

3. 熱分解

當烘焙溫度超過200℃時，磷脂酰絲氨酸分子會發生直接熱分解。分子中的磷脂酰基團與絲氨酸殘基之間的連接鍵斷裂，同時不飽和脂肪酸鏈發生聚合反應，形成大分子聚合物，導致磷脂酰絲氨酸的活性完全喪失。此外，熱分解產物還可能與烘焙食品中的蛋白質、淀粉發生美拉德反應，進一步降低其活性保留率，同時影響食品的色澤與質構。

二、微膠囊化技術提升磷脂酰絲氨酸熱穩定性的核心機制

微膠囊化技術通過“壁材包裹-結構防護-緩釋控制”三重作用，從根本上抑制磷脂酰絲氨酸的熱降解：

1. 物理屏障作用

微膠囊的壁材形成致密外殼結構，將磷脂酰絲氨酸芯材包裹于內部，既阻止氧氣分子擴散至芯材表面以抑制氧化反應，又減少水分與它的接觸以降低水解速率。優質微膠囊的壁材需具備良好的成膜性與密封性，在烘焙過程中不易破裂，確保芯材始終處于保護狀態。

2. 環境緩沖作用

壁材可調節磷脂酰絲氨酸微膠囊內部的微環境（如PH值、水分活度），緩解烘焙過程中食品基質PH值波動與水分變化對它的影響。部分壁材（如多糖、蛋白質）具有一定吸水性，可吸附食品基質中的游離水分，降低其周圍的水分活度，進一步抑制水解與氧化反應的發生。

3. 熱阻隔作用

選擇熱穩定性強的壁材（如變性淀粉、麥芽糊精、蛋白質），可降低高溫向芯材的傳遞效率，延緩磷脂酰絲氨酸的熱分解速率。部分壁材在高溫下會形成熔融態保護層，尤其在180~220℃的高溫烘焙階段，能進一步增強熱阻隔效果，顯著降低它的熱降解程度。

4. 緩釋控制作用

微膠囊化的磷脂酰絲氨酸在烘焙過程中緩慢釋放，避免其在高溫環境中長時間暴露；同時釋放速率可通過壁材厚度、孔徑大小調控，使它 在食品加工后期（溫度降低階段）逐步釋放，進一步減少熱降解損失。

三、烘焙食品中磷脂酰絲氨酸微膠囊化的關鍵技術與工藝

針對烘焙食品的熱加工特性，適用于磷脂酰絲氨酸 的微膠囊化技術需滿足“熱穩定性強、壁材可食用、與食品基質兼容性好”的要求，主流技術包括噴霧干燥法、冷凍干燥法、復合凝聚法及脂質體包埋法：

1. 噴霧干燥法（工業首選）

噴霧干燥法因操作簡單、成本較低、適合規模化生產，成為烘焙食品中磷脂酰絲氨酸微膠囊化的主流技術。其工藝流程為：將磷脂酰絲氨酸芯材與壁材溶液按比例混合（芯材占比10%~30%），經高速均質（10000~15000r/min）形成穩定乳化液，隨后通過噴霧干燥機（進風溫度160~180℃，出風溫度70~80℃）霧化，在熱氣流中快速干燥，形成微米級（1~50μm）微膠囊顆粒。

該技術的核心優勢在于干燥速度快（幾秒內完成），磷脂酰絲氨酸在高溫區停留時間短，包埋過程中活性保留率可達85%~90%；且微膠囊顆粒流動性好，易與烘焙原料混合均勻。工藝優化方面，乳化階段可添加0.1%~0.3%乳化劑（如單硬脂酸甘油酯、聚甘油脂肪酸酯）提升乳化液穩定性；通過控制噴霧壓力（0.3~0.5MPa）與霧化器轉速，確保微膠囊粒徑均勻（極佳粒徑5~20μm），避免過大或過小影響熱穩定性與分散性。

2. 冷凍干燥法（高端產品適配）

冷凍干燥法適用于對熱敏感程度極高的磷脂酰絲氨酸產品，可很大程度保留其活性。工藝流程為：將它與壁材溶液混合乳化后，在-40~-20℃下冷凍固化，隨后在真空環境（壓力＜100Pa）下升華干燥，去除水分，形成多孔結構的微膠囊。

其技術優勢在于全程低溫操作（無高溫階段），磷脂酰絲氨酸的活性保留率可達95%以上；微膠囊呈多孔結構，在烘焙過程中可緩慢釋放芯材，且與食品基質的兼容性好。但該方法存在生產成本高（是噴霧干燥法的3~5倍）、生產周期長（12~24小時）的局限性，適合高端營養強化烘焙食品（如功能性面包、孕婦糕點）。

3. 復合凝聚法（高包埋率技術）

復合凝聚法利用兩種帶相反電荷的壁材在特定條件下發生凝聚反應，形成致密的微膠囊壁材，包埋率可達90%以上。工藝流程為：選擇兩種互補壁材（如明膠+阿拉伯膠、大豆蛋白+果膠），溶于水后調節PH值至等電點附近（如明膠+阿拉伯膠體系PH4.0~4.5），加入磷脂酰絲氨酸芯材并均質乳化，隨后通過降溫或添加電解質引發凝聚反應，形成微膠囊，最后經固化、干燥得到成品。

該技術的優勢在于壁材凝聚形成的外殼致密性強，熱穩定性與密封性優于噴霧干燥法，在烘焙過程中可有效隔絕高溫與氧氣，使磷脂酰絲氨酸活性保留率提升 10%~15%，尤其適用于高水分活度的蛋糕、糕點，可顯著抑制它的水解與氧化。

4. 脂質體包埋法（靶向釋放技術）

脂質體包埋法利用磷脂雙分子層形成囊泡結構包裹磷脂酰絲氨酸，兼具生物相容性與靶向釋放特性。工藝流程為：將它與大豆磷脂、膽固醇等膜材按比例混合，溶于有機溶劑（如氯仿），通過旋轉蒸發去除溶劑形成脂質膜，加入緩沖液水化后，經超聲破碎（功率100~300W）形成納米級脂質體（粒徑 100~500 nm），最后冷凍干燥得到粉末狀產品。

其核心優勢在于脂質體壁材與磷脂酰絲氨酸結構相似，生物相容性極佳，在烘焙過程中可保護磷脂酰絲氨酸免受降解，同時在人體腸道內可靶向釋放，提升生物利用度。但該技術生產成本高，且脂質體在高溫下易發生融合，需搭配多糖壁材進行二次包埋，才能滿足烘焙食品的熱加工要求。

四、微膠囊壁材的選擇與優化

壁材的熱穩定性、成膜性、密封性及與食品基質的兼容性，直接決定磷脂酰絲氨酸微膠囊在烘焙過程中的活性保留效果。理想壁材需滿足“高溫下不分解、成膜致密、可食用、無異味”的要求，常用壁材分為單一壁材與復合壁材：

1. 單一壁材特性與適配性

多糖類壁材中，麥芽糊精（DE 10~20）熱穩定性良好（200℃下損失＜10%），成膜性與密封性中等，適用于餅干、面包干等低水分烘焙食品；羥丙基甲基纖維素（HPMC）熱穩定性優良（200℃下損失＜5%），成膜性與密封性俱佳，適合蛋糕、糕點等高水分產品；阿拉伯膠熱穩定性良好（200℃下損失＜8%），成膜性優良，密封性良好，適配奶油蛋糕、夾心餅干等產品。

蛋白質類壁材中，乳清蛋白分離物（WPI）熱穩定性中等（200℃下損失15%~20%），成膜性與密封性優良，適用于含乳烘焙食品（面包、蛋糕）；大豆分離蛋白（SPI）熱穩定性中等（200℃下損失18%~22%），成膜性與密封性良好，適合植物基烘焙食品（大豆面包）。

脂質類壁材中，單硬脂酸甘油酯熱穩定性良好（200℃下損失＜10%），成膜性中等，密封性優良，適配餅干、酥性糕點；蜂蠟熱穩定性優良（200℃下損失＜5%），成膜性中等，密封性優良，適合巧克力涂層糕點。

2. 復合壁材優化方案（推薦）

單一壁材存在性能短板（如多糖類壁材密封性不足、蛋白質類壁材熱穩定性有限），復合壁材通過協同作用可顯著提升微膠囊的綜合性能。常用復合方案包括：

多糖+蛋白質復合（如麥芽糊精DE 15+乳清蛋白分離物，比例7:3），利用麥芽糊精的熱穩定性與乳清蛋白的成膜性、密封性，在烘焙過程中磷脂酰絲氨酸的活性保留率較單一麥芽糊精壁材提升 20%~25%，適用于面包、蛋糕等高溫長時間烘焙食品；

多糖+脂質復合（如羥丙基甲基纖維素+蜂蠟，比例8:2），蜂蠟可增強壁材的密封性與熱阻隔性，抑制氧氣與水分滲透，在200℃烘焙15分鐘后，磷脂酰絲氨酸的活性保留率仍達75%以上，適用于餅干、月餅等高溫短時間烘焙食品；

多糖+蛋白質+脂質復合（如阿拉伯膠+大豆分離蛋白+單硬脂酸甘油酯，比例6:3:1），三重壁材形成“剛性骨架+致密薄膜+疏水保護層”結構，在復雜烘焙環境（如高水分、長時高溫）中表現出優異的穩定性，磷脂酰絲氨酸的活性保留率可達 80% 以上，適用于功能性烘焙食品的高端產品。

3. 壁材添加量優化

壁材與芯材的比例（壁芯比）直接影響微膠囊的包埋效果與熱穩定性。壁芯比過低（＜2:1）時，壁材無法完全包裹 PS 芯材，部分芯材暴露在外易發生降解，活性保留率低；壁芯比過高（＞5:1）時，微膠囊粒徑過大，與烘焙原料混合均勻性下降，且可能影響食品口感（如導致面包質地偏硬）。適宜的壁芯比為 3:1~4:1，此時微膠囊包埋率可達 85%~90%，在烘焙過程中活性保留率極高，同時兼顧食品的口感與質構。

五、微膠囊化磷脂酰絲氨酸在烘焙食品中的應用適配與效果

1. 不同烘焙食品的應用適配方案

（1）面包類（吐司、歐式面包）

面包的烘焙特性為高溫長時間（180~200℃，15~30分鐘），水分活度高（Aw 0.85~0.90），磷脂酰絲氨酸易發生氧化與水解。建議選擇“麥芽糊精+乳清蛋白分離物”復合壁材的噴霧干燥微膠囊（粒徑 10~20 μm），它的添加量為0.5~1.0g/kg（以純PS計）。添加方式為與面粉、糖等干性原料混合均勻，一同加入面團中，避免在發酵階段單獨添加（防止微膠囊破裂）。應用效果顯示，烘焙后磷脂酰絲氨酸的活性保留率達70%~75%，較傳統添加方式提升1倍以上；面包的口感、彈性與對照組無顯著差異，且儲存期間其穩定性良好，7天內活性損失＜10%。

（2）蛋糕類（海綿蛋糕、戚風蛋糕）

蛋糕的烘焙特性為中高溫短時間（170~190℃，10~15分鐘），食品基質含大量油脂與蛋白質，磷脂酰絲氨酸易與油脂結合發生氧化。建議選擇“羥丙基甲基纖維素+蜂蠟”復合壁材的復合凝聚微膠囊（粒徑5~15μm），它的添加量為0.8~1.2g/kg。添加方式為將微膠囊分散于蛋液或牛奶中，與其他液體原料混合均勻后加入面糊，確保分散均勻。應用效果顯示，烘焙后磷脂酰絲氨酸的活性保留率達75%~80%，蛋糕的柔軟度與風味不受影響；因壁材的疏水作用，蛋糕的油脂氧化速率降低，過氧化值（POV）較對照組下降30%~40%，貨架期延長。

（3）餅干類（酥性餅干、韌性餅干）

餅干的烘焙特性為高溫短時間（190~220℃，5~10分鐘），水分活度低（Aw 0.60~0.75），磷脂酰絲氨酸主要面臨熱分解與氧化。建議選擇“阿拉伯膠+大豆分離蛋白+單硬脂酸甘油酯”復合壁材的噴霧干燥微膠囊（粒徑 5~10μm），它的添加量為0.3~0.6g/kg。添加方式為與面粉、油脂等原料混合均勻，利用油脂的包裹作用進一步保護微膠囊。應用效果顯示，烘焙后磷脂酰絲氨酸活性保留率達80%~85%，為各類烘焙食品中很高；餅干無異味，酥脆度良好，儲存6個月后其活性仍保留60%以上。

（4）中式糕點（月餅、桃酥）

中式糕點的烘焙特性為中溫長時間（160~180℃，20~25分鐘），含糖量高，磷脂酰絲氨酸易與糖分發生相互作用導致降解。建議選擇冷凍干燥法制備的“麥芽糊精+阿拉伯膠”復合壁材微膠囊，它的添加量為0.6~0.9g/kg。添加方式為在糕點餡料中添加，與餡料混合均勻后進行烘焙，避免直接接觸高溫表皮。應用效果顯示，烘焙后磷脂酰絲氨酸的活性保留率達70%~75%，餡料的風味與質地保持穩定，無哈喇味產生。

2. 烘焙工藝參數的優化調整

為進一步提升微膠囊化磷脂酰絲氨酸的活性保留率，需結合其特性優化烘焙工藝參數：適當降低烘焙溫度（5~10℃）、縮短烘焙時間（2~5 分鐘），如面包烘焙溫度從190℃降至180℃，時間從25分鐘縮短至22分鐘，可使它的活性保留率提升5%~8%；采用“低溫慢烤”模式，避免高溫快速烘烤導致的局部溫度過高，對需高溫烘烤的食品（如餅干）可采用分段烘烤（前段180℃，后段 200℃），減少磷脂酰絲氨酸在至高溫區的停留時間；烘焙成品冷卻至室溫后再進行包裝，避免高溫狀態下包裝導致微膠囊破裂，同時采用真空包裝或氣調包裝（充入N₂/CO₂混合氣體），減少儲存期間它的氧化損失。

六、挑戰與未來發展方向

1. 現存挑戰

壁材熱穩定性不足是當前主要問題，部分復合壁材在200℃以上高溫下仍會發生輕微分解，導致微膠囊密封性下降，磷脂酰絲氨酸的活性損失；高包埋率、高熱穩定性的微膠囊化技術（如冷凍干燥法、復合凝聚法）成本較高，難以在中低端烘焙食品中大規模應用；部分微膠囊壁材（如蛋白質類）可能與烘焙食品中的其他成分（如淀粉、酶）發生相互作用，影響食品的質構與風味；目前磷脂酰絲氨酸的活性保留率多通過高效液相色譜（HPLC）檢測其含量，缺乏對其生理活性（如認知功能調節）保留情況的評價，難以全面反映微膠囊化效果。

2. 發展方向

未來需開發熱穩定性更強的天然壁材（如改性膳食纖維、殼聚糖衍生物），或通過納米技術（如納米纖維素、納米殼聚糖）增強壁材的致密性與熱阻隔性，進一步提升磷脂酰絲氨酸在高溫烘焙中的活性保留率；優化噴霧干燥法的工藝參數（如采用低溫噴霧干燥、多級霧化技術），在保證包埋率與熱穩定性的前提下降低生產成本，開發“一步法”復合凝聚技術以縮短生產周期；開發集營養強化、抗氧化、保鮮于一體的多功能微膠囊，如磷脂酰絲氨酸+茶多酚+益生菌復合微膠囊，利用茶多酚的抗氧化性協同保護磷脂酰絲氨酸，同時提升烘焙食品的綜合營養價值；基于不同烘焙食品的加工特性（溫度、時間、水分活度），開發定制化的微膠囊化磷脂酰絲氨酸產品，如針對高溫短時間烘焙的餅干專用微膠囊、針對高水分長時間烘焙的面包專用微膠囊；建立“含量檢測+體外活性驗證+體內功效評價”的綜合評價體系，通過細胞實驗（如神經細胞活性檢測）與動物實驗，全面評估微膠囊化磷脂酰絲氨酸在烘焙后的生理活性保留情況，為其功能性宣稱提供科學依據。

微膠囊化技術通過選擇適配的壁材與工藝，構建物理屏障隔絕高溫、氧氣、水分，可顯著提升磷脂酰絲氨酸在烘焙熱加工過程中的活性保留率（從傳統添加方式的30%~50%提升至 70%~85%），為它在烘焙食品中的營養強化提供了可行路徑。其中，復合壁材（如多糖+蛋白質、多糖+脂質）的協同作用優于單一壁材，噴霧干燥法是工業規模化應用的首選工藝，而餅干等低水分、高溫短時間烘焙食品的磷脂酰絲氨酸活性保留效果極佳。

盡管目前存在壁材熱穩定性、成本控制等挑戰，但隨著新型壁材研發、工藝優化與多功能微膠囊設計的推進，微膠囊化技術將不斷完善，推動磷脂酰絲氨酸在烘焙食品中的廣泛應用。未來，通過精準化技術適配與綜合評價體系的建立，微膠囊化磷脂酰絲氨酸將成為烘焙食品營養強化的核心成分，為消費者提供兼具美味與健康功能的烘焙產品，推動烘焙行業向“營養化、功能化”方向高質量發展。

本文來源于理星（天津）生物科技有限公司官網 http://www.daqibanker.com/